[发明专利]一种在多孔材料中引入稀土金属氧化物纳米棒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种在多孔材料中引入稀土金属氧化物纳米棒的方法。

背景技术

多孔材料具有大的比表面积，其中曲折连通的孔隙不仅可延长流体流过的通路，还可为一些微观合成反应提供模板，因而广泛用于催化、过滤、吸附和微反应等领域。稀土金属氧化物材料具有高的催化性能、氧离子电导率和储氧能力，因而广泛用于高温燃料电池/电解池、氧透过膜、催化剂载体和储氧材料等领域，把稀土金属氧化物材料粉体制成纳米棒，并引入到多孔材料中，可利用一维纳米粉体(纳米棒)特殊的力学、电学、催化等性质增强多孔材料在相关应用领域的性能。

但是，目前尚未有向多孔材料中引入稀土金属氧化物纳米棒的工艺方法。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种工艺简单高效、合成温度低、经济效益好的在多孔材料中引入稀土金属氧化物纳米棒的方法。

根据本发明实施例的在多孔材料中引入稀土金属氧化物纳米棒的方法，包括以下步骤：a)提供稀土金属离子水溶液，并将所述稀土金属离子水溶液注入多孔材料中以使所述多孔材料吸收所述稀土金属离子水溶液；b)提供具有预定氢氧根离子浓度的碱水溶液，并将吸收了所述稀土金属离子水溶液的多孔材料浸入所述碱水溶液中以使所述稀土金属离子和所述碱水溶液反应；c)将浸有所述多孔材料的碱水溶液放入高压釜内，在预定温度下反应后取出多孔材料；d)将反应后的多孔材料清洗后进行热处理，得到引入有稀土金属氧化物纳米棒的多孔材料产物。

根据本发明实施例的在多孔材料中引入稀土金属氧化物纳米棒的方法，可用于向任何具有足够孔径和强度的多孔材料中引入多种稀土金属氧化物纳米棒，所引入的稀土金属氧化物纳米棒可在多孔材料中均匀分布形成网络结构，有利于体现棒状材料的特殊性质；合成温度低，工艺简单，整个工艺过程高效、经济，适合工业化应用。

另外，根据本发明上述实施例的在多孔材料中引入稀土金属氧化物纳米棒的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述稀土金属离子水溶液中含有无水乙醇，且所述稀土金属离子水溶液中的水与无水乙醇的体积比为(1～3)∶1。

根据本发明的一个实施例，所述稀土金属离子为三价稀土金属离子。

根据本发明的一个实施例，所述三价稀土金属离子为选自La³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺和Dy³⁺中的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述步骤b)包括：b-1)将无机碱溶于水，配制所述碱水溶液；b-2)将注有所述稀土金属离子水溶液的多孔材料浸入所述碱水溶液中静置，其中，所述碱水溶液的浓度被设定为在氢氧根离子与金属离子充分反应后碱水溶液中含有不低于2mol/L的氢氧根离子。

根据本发明的一个实施例，所述静置时间为1-10min。

根据本发明的一个实施例，所述多孔材料中的孔为通孔，所述通孔的孔径为100nm-100μm。

根据本发明的一个实施例，所述步骤c)包括：c-1)将浸有多孔材料的碱水溶液加入高压釜内胆中，并使内胆中碱水溶液的体积为高压釜内胆总容积的60-90％；c-2)将高压釜置于95-120℃下反应8-30小时后取出反应后多孔材料。

根据本发明的一个实施例，，所述步骤d)包括：d-1)待反应后的多孔材料冷却后取出，用去离子水多次清洗；d-2)将清洗后的多孔材料在空气中进行热处理，得到引入有稀土金属氧化物纳米棒的多孔材料产物。

根据本发明的一个实施例，所述热处理温度为60-600℃。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的在多孔材料中引入稀土金属氧化物纳米棒的方法的流程示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的多孔材料的微观形貌电镜照片，其中图2(a)是未引入稀土金属氧化物纳米棒的多孔材料微观形貌电镜照片；图2(b)是引入有稀土金属氧化物纳米棒的多孔材料的微观形貌电镜照片。

具体实施方式